Một thiết bị bảo vệ điện áp ngắt tải khi nguồn điện đo được duy trì ở mức trên hoặc dưới các giới hạn điện áp đã cấu hình. Một thiết bị chống sét lan truyền, chính xác hơn là thiết bị chống sét lan truyền (SPD), giới hạn quá điện áp quá độ ngắn bằng cách dẫn dòng điện xung qua một đường bảo vệ xác định.
Chúng giải quyết các vấn đề khác nhau:
- Chọn một thiết bị bảo vệ điện áp đối với tình trạng quá áp và thấp áp kéo dài hoặc lặp đi lặp lại.
- Chọn một SPD đối với các quá độ ngắn hạn liên quan đến ảnh hưởng của sét, đóng cắt, hoặc các sự kiện tăng áp tương tự.
- Sử dụng cả hai khi hệ thống lắp đặt chịu ảnh hưởng của cả hai loại nhiễu này.
- Chọn một bộ điều chỉnh, UPS, hoặc giải pháp khác nếu tải phải tiếp tục hoạt động trong suốt quá trình biến thiên điện áp hoặc mất điện.
Không thiết bị nào là “tốt hơn” một cách phổ quát. Lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào tình trạng điện áp, thời gian duy trì tình trạng đó và liệu phản hồi cần thiết là để ngắt tải hay giới hạn quá độ.
Ghi chú về phạm vi: Trong bài viết này, “thiết bị bảo vệ điện áp” có nghĩa là một thiết bị bảo vệ quá áp và thấp áp tự động hoặc rơ le giám sát điện áp có chức năng ngắt mạch. Một số nhà bán hàng sử dụng cùng cụm từ này cho các bộ ổn áp, dải chống sét lan truyền hoặc thiết bị đa năng, vì vậy chức năng thực tế trong bảng dữ liệu phải luôn được kiểm tra.
Thiết bị bảo vệ điện áp so với thiết bị chống sét lan truyền: Bảng quyết định
| Điểm quyết định | Thiết bị bảo vệ điện áp | Thiết bị chống sét lan truyền / SPD |
|---|---|---|
| Nhiễu loạn sơ cấp | Nguồn điện nằm ngoài ngưỡng quá áp hoặc thấp áp cho phép | Quá áp quá độ ngắn hạn |
| Tác động bảo vệ | Mở thiết bị đóng cắt bên trong hoặc ra lệnh cho khởi động từ ngắt tải | Thay đổi trở kháng và dẫn dòng điện xung, giới hạn điện áp trên các dây dẫn được bảo vệ |
| Tải trong quá trình vận hành | Nguồn điện bị gián đoạn | Nguồn điện thường không bị gián đoạn có chủ đích bởi tác động hạn chế xung điện |
| Bảo vệ điện áp thấp | Có, khi tính năng giám sát thấp áp được cung cấp và cấu hình | Không có |
| Bảo vệ quá áp duy trì | Có, trong phạm vi khả năng giám sát và đóng cắt đã công bố của thiết bị | Không phải là chức năng dự kiến của SPD |
| Bảo vệ chống quá áp đột biến do sét hoặc đóng cắt | Không thay thế cho SPD | Chức năng cốt lõi khi SPD được lựa chọn và lắp đặt đúng cách |
| Vai trò kết nối điển hình | Trong đường dẫn tải hoặc trong mạch điều khiển vận hành thiết bị đóng cắt | Thường được kết nối song song qua các dây dẫn hoặc chế độ bảo vệ xác định |
| Hạn chế chính | Ngắt thay vì điều chỉnh nguồn cấp và không nhằm mục đích giới hạn năng lượng xung đột biến | Không điều chỉnh điện áp, tăng áp thấp, cung cấp nguồn dự phòng hoặc thay thế bảo vệ điện áp duy trì |
Quy tắc đáng tin cậy ngắn gọn nhất là:
Điện áp nằm ngoài phạm vi cho phép kéo dài → ngắt kết nối. Điện áp quá độ ngắn hạn → giới hạn nó. Tiếp xúc với cả hai → phối hợp cả hai chức năng.
Những điểm chính là Thời gian nhiễu và Hành động bảo vệ
“Quá áp” là một mô tả rộng, không phải là một sự kiện điện đơn lẻ. Hai điều kiện đều có thể tăng vượt mức điện áp danh định nhưng đòi hỏi các biện pháp bảo vệ khác nhau.
Một điện áp nguồn bất thường kéo dài vẫn tồn tại đủ lâu để thiết bị giám sát xác định rằng nguồn điện đã vượt ra ngoài ngưỡng cho phép. Khi việc ngắt tải là phản ứng bảo vệ phù hợp, việc kết nối lại sẽ tuân theo logic phục hồi đã được cấu hình của thiết bị.
Một quá áp tạm thời (TOV) đòi hỏi một đánh giá hệ thống cụ thể hơn và không nên chỉ coi là một tên gọi khác của sự sai lệch nguồn điện dài hạn thông thường. Việc thiết bị bảo vệ điện áp có phải là một phần phản ứng phù hợp hay không phụ thuộc vào cường độ và thời gian của TOV, hệ thống tiếp địa, khả năng chịu đựng của thiết bị, đặc tính TOV đã công bố của SPD được lắp đặt và các quy định lắp đặt tại địa phương áp dụng. Do đó, không nên mặc định rằng một thiết bị bảo vệ điện áp thông thường có thể tự mình giải quyết mọi kịch bản TOV.
Một quá điện áp quá độ là một sự kiện ngắn hạn gây ra bởi các tác động như sét đánh hoặc đóng cắt. Hành động cần thiết là giới hạn ứng suất điện áp trong khi cung cấp một đường dẫn cho dòng điện xung. Tiêu chuẩn IEC 61643-11 mô tả các thiết bị SPD AC hạ thế là các thiết bị chứa ít nhất một linh kiện phi tuyến tính và được thiết kế để giới hạn điện áp xung và chuyển hướng dòng điện xung.
Sự phân biệt này cũng giải thích lý do tại sao chỉ riêng một con số điện áp thấp không thể xác định đúng thiết bị. Có thể cần thực hiện đo lường chất lượng điện năng, nhật ký sự kiện, cảnh báo thiết bị hoặc điều tra nguồn gốc để xác định xem vấn đề là tình trạng nguồn cung cấp kéo dài, quá độ, gián đoạn hay một nhiễu loạn hoàn toàn khác.
Thiết bị bảo vệ điện áp phản ứng như thế nào?
Một thiết bị bảo vệ điện áp thường tuân theo trình tự giám sát và ngắt kết nối:
- Nó đo điện áp nguồn tương ứng.
- Nó so sánh kết quả đo với các ngưỡng quá áp và thấp áp đã được cấu hình.
- Khi điều kiện ngắt được thỏa mãn, đầu ra của nó sẽ thay đổi trạng thái.
- Tải được ngắt trực tiếp hoặc thông qua khởi động từ, tùy thuộc vào thiết kế của thiết bị.
- Việc kết nối lại diễn ra dựa trên ngưỡng phục hồi, độ trễ và logic thời gian trễ của sản phẩm.
Các ngưỡng chính xác, đặc tính trễ, định mức tiếp điểm và phương thức đặt lại là đặc thù của từng sản phẩm. Rơ le giám sát ba pha cũng có thể giám sát mất pha, thứ tự pha hoặc mất cân bằng pha, nhưng không nên mặc định mọi thiết bị bảo vệ điện áp đều có các tính năng này.
Điểm cốt yếu là thiết bị ngắt nguồn điện không an toàn khỏi tải. Thông thường, thiết bị không duy trì đầu ra ở một điện áp không đổi.
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) phản ứng như thế nào?
Một thiết bị chống sét lan truyền thông thường vẫn ở trạng thái chờ có trở kháng cao tại điện áp hệ thống cho phép. Khi một xung điện áp làm điện áp trên chế độ được bảo vệ tăng lên, một linh kiện phi tuyến tính sẽ thay đổi trạng thái và cung cấp một đường dẫn có trở kháng thấp hơn cho dòng điện xung. Điều này giới hạn điện áp quá độ truyền đến các thiết bị phía sau.
Dòng điện không phải lúc nào cũng chỉ đơn giản truyền “xuống đất”. Tùy thuộc vào hệ thống và cấu trúc liên kết của SPD, các chế độ bảo vệ có thể bao gồm dây pha với dây trung tính, dây pha với dây dẫn bảo vệ, dây trung tính với dây dẫn bảo vệ, dây pha với dây pha, hoặc các tổ hợp dây dẫn DC. Việc nối đất, liên kết đẳng thế, đi dây dẫn, chế độ bảo vệ và vị trí lắp đặt đều ảnh hưởng đến kết quả.
Do đó, SPD là một thiết bị giới hạn quá áp quá độ—không phải là thiết bị ổn áp và không phải là thiết bị ngắt điện áp cao thông thường. Schneider Electric cũng tuyên bố rằng các thiết bị chống sét lan truyền không nhằm mục đích bảo vệ chống lại các tình trạng quá áp tạm thời dưới điện áp vận hành liên tục tối đa của chúng.
Thiết bị chống sét lan truyền có thể thay thế thiết bị bảo vệ điện áp không?
Không. Một SPD tiêu chuẩn không cung cấp các chức năng cốt lõi cần thiết cho việc bảo vệ quá áp/thấp áp kéo dài:
- Nó không tăng điện áp thấp.
- Nó không thường mở mạch tải vì điện áp nguồn vẫn nằm dưới giới hạn được cấu hình.
- Nó không nhằm mục đích hấp thụ hoặc chuyển hướng liên tục năng lượng của một tình trạng nguồn cung cấp bất thường kéo dài.
- Thông số Uc hoặc MCOV của nó là giới hạn vận hành liên tục được sử dụng trong việc lựa chọn SPD, không phải là ngưỡng ngắt quá áp có thể điều chỉnh bởi người dùng để ngắt tải.
Điều này trả lời trực tiếp cho câu hỏi phổ biến, “Thiết bị chống sét lan truyền có bảo vệ chống điện áp thấp không?” Câu trả lời là không. Nếu tình trạng thấp áp cần phải gây ngắt hệ thống, thì hệ thống đó cần có thiết bị giám sát thấp áp và phương tiện ngắt kết nối phù hợp. Nếu cần duy trì hoạt động, thay vào đó có thể cần đến bộ điều chỉnh điện áp hoặc bộ lưu trữ năng lượng hỗ trợ.
Thiết bị bảo vệ điện áp có thể thay thế SPD không?
Không. Thiết bị bảo vệ điện áp được thiết kế để đánh giá nguồn cấp dựa trên các ngưỡng giám sát và sau đó ngắt tải. Đó không phải là hoạt động giống như việc giới hạn một xung quá độ ngắn tại các đầu nối của thiết bị.
Ngay cả khi thiết bị bảo vệ điện áp bao gồm chức năng ngắt khi quá áp, nhãn đó cũng không chứng minh được rằng nó đã được thử nghiệm như một SPD. Chống sét lan truyền đòi hỏi các thông số hiệu suất quá độ được công bố và một khung thử nghiệm áp dụng. Đối với các SPD AC điện áp thấp, các mục trên nhãn và bảng dữ liệu liên quan có thể bao gồm Loại SPD, Uc hoặc MCOV, Up, In, Imax hoặc Iimp, các chế độ bảo vệ và phối hợp ngắn mạch.
Do đó, bảo vệ quá áp không tự động đồng nghĩa với bảo vệ chống sét lan truyền. Chống sét lan truyền là một phản ứng chuyên biệt đối với quá áp quá độ; thiết bị bảo vệ điện áp giải quyết một phần khác của phổ nhiễu điện áp.
Bạn cần thiết bị nào?
Hãy sử dụng vấn đề quan sát được—thay vì tên sản phẩm—làm điểm bắt đầu cho việc lựa chọn.
| Yêu cầu quan sát được | Hướng xử lý phù hợp | Tại sao |
|---|---|---|
| Điện áp vẫn quá cao hoặc quá thấp và thiết bị cần phải ngắt | Thiết bị bảo vệ điện áp | Giám sát ngưỡng và ngắt kết nối phù hợp với phản hồi yêu cầu |
| Tiếp xúc với các xung quá áp do sét hoặc do đóng cắt | SPD | Yêu cầu là giới hạn điện áp quá độ và xử lý dòng điện xung |
| Nguồn điện không ổn định cộng với khả năng tiếp xúc với quá áp quá độ đáng kể | Cả hai | Mỗi thiết bị bao phủ một loại nhiễu khác nhau |
| Thiết bị phải được duy trì cấp điện trong suốt quá trình biến động điện áp ở mức trung bình | Bộ ổn áp / AVR | Yêu cầu đặt ra là ổn định điện áp, không phải ngắt kết nối |
| Thiết bị phải tiếp tục vận hành trong suốt thời gian gián đoạn nguồn điện | UPS hoặc một hệ thống nguồn dự phòng khác | Cả thiết bị bảo vệ điện áp lẫn SPD đều không cung cấp năng lượng dự phòng |
| Bảo vệ quá tải, ngắn mạch hoặc điện giật là mối quan tâm chính | Bảo vệ quá dòng hoặc dòng điện dư phù hợp | Vấn đề không chủ yếu nằm ở độ lớn điện áp hay giới hạn quá độ |
| Loại nhiễu chưa được xác định | Hãy đo lường hoặc chẩn đoán trước | Việc lựa chọn sản phẩm mà không xác định được sự kiện có thể khiến chế độ hư hỏng thực tế không được bảo vệ |
Chọn thiết bị bảo vệ điện áp khi
Chọn thiết bị bảo vệ điện áp khi cả ba phát biểu sau đều đúng:
- Biến số quan trọng là điện áp nguồn đo được.
- Điều kiện không chấp nhận được kéo dài đủ lâu để thỏa mãn logic tác động của thiết bị.
- Ngắt tải là phản ứng an toàn mong muốn.
Sau đó xác minh điện áp danh định, cấu hình một pha hoặc ba pha, ngưỡng quá/thấp áp, độ trễ (hysteresis), logic trễ và đặt lại, công suất tiếp điểm hoặc khởi động từ được điều khiển, và bất kỳ chức năng giám sát pha bắt buộc nào.
Chọn SPD khi
Chọn SPD khi thiết kế cần giới hạn quá điện áp quá độ trên mạch AC, DC, PV, mạch nguồn hoặc mạch tín hiệu. Việc lựa chọn phụ thuộc vào tiêu chuẩn áp dụng và bối cảnh lắp đặt, không chỉ dựa trên một giá trị kA tiêu đề.
Đối với SPD nguồn AC, hãy xác minh điện áp hệ thống và sơ đồ nối đất, điểm lắp đặt, loại SPD, Uc hoặc MCOV, mức bảo vệ điện áp, định mức dòng xả công bố, các chế độ bảo vệ, bảo vệ dự phòng và các điều kiện ngắn mạch khả dụng. Hướng dẫn VIOX về đọc bảng dữ liệu SPD giải thích chi tiết các thông số này.
Khi nào nên sử dụng thiết bị bảo vệ điện áp và SPD cùng nhau?
Hãy sử dụng cả hai khi đánh giá rủi ro xác định có cả tình trạng điện áp nguồn không ổn định và khả năng tiếp xúc với điện áp quá độ. Ví dụ, một cơ sở có thể gặp phải tình trạng điện áp dao động định kỳ trong khi vẫn có các đường dây cấp điện ngoài trời, khả năng bị sét đánh, đóng cắt cảm ứng hoặc các thiết bị điều khiển điện tử nhạy cảm.
Trong cấu hình đó, các thiết bị vẫn hoạt động tách biệt về chức năng:
- SPD giới hạn điện áp quá độ giữa các dây dẫn được kết nối với nó.
- Thiết bị bảo vệ điện áp giám sát điện áp nguồn và khởi động việc ngắt tải khi các cài đặt của nó yêu cầu.
- Máy cắt điện hoặc cầu chì cung cấp chức năng bảo vệ quá dòng và ngắn mạch cần thiết.
- Tiếp địa và liên kết đẳng thế cung cấp tham chiếu hệ thống và các đường dẫn dòng điện theo yêu cầu của thiết kế.
“Sử dụng cả hai” không tạo ra một trình tự đấu nối phổ quát. Cấu trúc liên kết thiết bị, hệ thống tiếp địa, thiết bị bảo vệ phía nguồn, cách đi dây dẫn, cách bố trí khởi động từ, các quy định tại địa phương và hướng dẫn của nhà sản xuất sẽ quyết định thiết kế cuối cùng. Một chuyên gia điện có trình độ chuyên môn nên phối hợp các yếu tố này cho việc lắp đặt thực tế.
Thiết bị bảo vệ điện áp và Bộ ổn áp: Đừng nhầm lẫn giữa việc ngắt kết nối với việc điều chỉnh
Một số kết quả tìm kiếm sử dụng các thuật ngữ “thiết bị bảo vệ điện áp”, “bộ ổn áp” và “bộ ổn định” thay thế cho nhau. Chúng không nhất thiết là cùng một loại sản phẩm.
- Một thiết bị bảo vệ điện áp quyết định xem điện áp đo được có nằm trong ngưỡng cho phép hay không và thực hiện ngắt kết nối khi logic bảo vệ của nó được đáp ứng.
- Một bộ ổn áp hoặc AVR thay đổi mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra để giữ điện áp đầu ra nằm trong khả năng điều chỉnh của nó.
- Một Bộ lưu điện cung cấp năng lượng dự trữ trong thời gian gián đoạn và cũng có thể bao gồm các chức năng điều chỉnh hoặc các chức năng liên quan đến xung điện áp.
- Một SPD giới hạn quá điện áp quá độ.
Một sản phẩm đa chức năng có thể kết hợp nhiều hơn một chức năng, nhưng mỗi chức năng phải được xác minh từ các thông số định mức, tiêu chuẩn thử nghiệm, sơ đồ đấu nối và đặc tính vận hành được công bố của nó. Từ “bảo vệ” trên vỏ thiết bị không phải là bằng chứng cho thấy tất cả bốn chức năng đều hiện diện.
Quy tắc lựa chọn cuối cùng
Việc quyết định chọn thiết bị bảo vệ điện áp hay thiết bị chống sét lan truyền (SPD) sẽ trở nên đơn giản khi nhiễu được xác định trước:
- Điện áp nguồn cao hoặc thấp kéo dài + yêu cầu ngắt điện: thiết bị bảo vệ điện áp.
- Quá điện áp quá độ ngắn hạn + yêu cầu giới hạn điện áp: SPD.
- Cả hai loại nhiễu đều có khả năng xảy ra: phối hợp cả hai.
- Cần có nguồn điện dự phòng hoặc hiệu chỉnh liên tục: hãy chọn bộ ổn áp, UPS hoặc giải pháp chất lượng điện năng được thiết kế chuyên dụng thay thế.
Sau khi xác định SPD là danh mục sản phẩm cần thiết, hãy so sánh dòng thiết bị chống sét lan truyền VIOX theo điện áp hệ thống, ứng dụng, loại SPD, chế độ bảo vệ và các thông số định mức đã công bố.